加速器相干光源装置及其控制方法、以及光刻系统与流程

本发明涉及加速器相干光源领域，更具体地涉及一种输出脉冲的脉宽连续可调的加速器相干光源装置及其控制方法、以及具备该加速器相干光源装置的光刻系统。

背景技术：

1、加速器相干光源由于在亮度、功率、相干性等方面呈现出优异的特性，因此逐渐成为支持物理学、化学、生物学、医学、材料科学等领域基础研究与高新技术研发的大科学平台。目前，加速器相干光源装置主要包括基于电子直线加速器的自由电子激光和基于电子储存环的全相干光源。

2、自由电子激光作为最新一代的光子大科学装置，能够产生超短、超强的全相干x射线脉冲，这为在原子和分子尺度上研究超快动力学过程提供了一种革命性的工具，可以用于探测极微观的物质结构和研究物质转化的动态过程。

3、储存环光源具有高稳定性、高重复率的特点，而衍射极限储存环技术增强了光源的横向相干性，结合自由电子激光技术，例如相干谐波产生(chg)技术，储存环光源的纵向相干性也可以得到极大的提高。因此，结合以上技术的储存环全相干光源具有高稳定性、高重复率、高平均功率、高相干性等特点，在科学研究、工业应用等方面有着独特的优势。

4、另一方面，随着技术的发展，科学研究对光源的脉宽也提出了新的要求。但目前，加速器相干光源装置还无法实现对输出脉宽的灵活调控。例如，在自由电子激光装置中，输出脉冲的宽度调整非常不易。自放大自发辐射型自由电子激光需要在直线加速器中压缩或者拉伸电子束的长度，这个过程将改变整个自由电子激光装置的运行状态，会影响到其它束线的正常运行。而种子型自由电子激光需要压缩或者拉伸调制激光的长度。以上操作都存在着一定的难度，特别是压缩过程，不论是电子束还是调制激光，要实现几个飞秒(1fs＝10-15s)乃至阿秒(1as＝10-18s)的压缩是极其困难的。另外，储存环相干光源与种子型自由电子激光类似，要实现对输出脉宽的调节，也需要压缩或者拉伸调制激光的长度。

5、因此，加速器相干光源装置亟需一种简单的控制方法，能够在不改变装置整体运行状态的情况下，实现对输出辐射脉宽的连续调节，甚至能够实现最短几个飞秒的超短脉冲输出。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题

2、鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够连续调节脉宽的加速器相干光源装置及其控制方法。

3、用于解决技术问题的技术手段

4、为解决上述技术问题，根据本公开的一些示例性实施例，提供一种加速器相干光源装置，包括：调制激光光学平台，该调制激光光学平台对入射激光束施加横向色散，输出波前旋转激光作为调制激光；调制装置，该调制装置利用所述调制激光对加速器产生的电子束进行调制，并输出群聚的电子束；辐射波荡器，该辐射波荡器为所述群聚的电子束提供增益媒介，并输出相干辐射脉冲。

5、一些实施例中，所述相干辐射脉冲的宽度根据所述调制激光光学平台输出调制激光的波前旋转的程度而变更。

6、一些实施例中，所述调制激光光学平台包括由平行设置的第一光栅和第二光栅构成的光栅对，所述调制激光光学平台施加的波前旋转的程度根据所述第一光栅与所述第二光栅之间的距离而变更。

7、一些实施例中，所述调制激光光学平台还包括能够改变所述第一光栅与所述第二光栅之间的距离的位移台，所述第一光栅固定设置，所述第二光栅设置于所述位移台。

8、一些实施例中，所述调制激光光学平台还包括第一反射镜，所述入射激光束先后经过所述第一光栅和所述第二光栅衍射后，经由所述第一反射镜反射至所述调制装置。

9、一些实施例中，所述调制装置包括沿所述电子束的传输方向依次设置的第二反射镜、调制波荡器、磁压缩器和第三反射镜，所述调制激光经由所述第二反射镜入射到所述波荡器，在所述调制波荡器内与所述电子束进行能量交换，使所述电子束产生能量调制，然后经由所述第三反射镜出射到所述调制装置的外部，所述磁压缩器对经过能量调制的所述电子束进行密度调制，从而输出所述群聚的电子束。

10、一些实施例中，所述磁压缩器包括四块二极磁铁。

11、一些实施例中，所述辐射波荡器的下游设有弯转磁铁，使得输出的所述相干辐射脉冲与所述电子束分离。

12、一些实施例中，所述调制激光光学平台包括由对称设置的第一棱镜和第二棱镜构成的棱镜对，所述调制激光光学平台施加的波前旋转的程度根据所述第一棱镜与所述第二棱镜之间的距离而变更。

13、根据本公开的一些示例性实施例，还提供一种光刻系统，包括上述加速器相干光源装置。

14、根据本公开的一些示例性实施例，还提供一种加速器相干光源装置的控制方法，所述加速器相干光源装置包括调制激光光学平台、调制装置及辐射波荡器，所述控制方法包括以下步骤：向所述调制装置注入经过加速器产生的电子束；将激光束引入所述调制激光光学平台，所述调制激光光学平台对所述激光束施加横向色散，输出波前旋转激光作为调制激光；所述调制装置利用所述调制激光对所述电子束进行调制，使所述电子束产生群聚并输出；以及所述辐射波荡器为从所述调制装置输出的所述电子束提供增益媒介，从而输出相干辐射脉冲。

15、发明效果

16、本发明的加速器相干光源装置利用调制激光光学平台提供波前旋转激光作为调制激光，在调制装置中对电子束进行调制以形成微聚束结构，使得辐射波荡器输出的相干辐射脉冲的宽度可调。调节调制激光光学平台中的光栅对之间的距离，可以控制调制激光的波前旋转程度，使得波前旋转程度随着光栅对间距的增大而增大，利用波前旋转激光调制后的电子束中微聚束的宽度随之减小，进而使得辐射波荡器输出的脉冲宽度逐渐缩短。因此，能够以简易的方法实现相干辐射脉冲的宽度可调。

1.一种加速器相干光源装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

3.如权利要求1或2所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

4.如权利要求3所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

5.如权利要求4所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

6.如权利要求1或2所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

7.如权利要求6所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

8.如权利要求1或2所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

9.如权利要求1或2所述的加速器相干光源装置，其特征在于，

10.一种光刻系统，其特征在于，

11.一种加速器相干光源装置的控制方法，其特征在于，